汽車試驗技術(shù) 課件 項目12 懸架系統(tǒng)性能試驗

項目十二懸架系統(tǒng)性能試驗12.3.1懸架系統(tǒng)性能試驗的意義汽車振動是影響汽車性能的重要因素之一，其不僅對汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件的疲勞壽命均產(chǎn)生影響，嚴重時還會影響汽車的行駛速度并產(chǎn)生噪音。汽車的減振一般有三個環(huán)節(jié)，即輪胎、懸架和座椅，起主要作用的是汽車的懸架系統(tǒng)。其阻尼元件—減振器位于車橋和車身之間，根本任務(wù)是確保車輛具有良好的行駛平順性和行駛安全性，具體地說就是把路面作用于車輪上的垂直反力(支承力)、縱向反力(牽引力和制動力)和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞到車架(或承載式車聲)上，同時，將作用于車架上的載荷傳遞給車輪，以保證汽車的正常行駛。防止車身過大和過長時間的橫向擺動，快速衰減由路面激起的振動，減小車身所受沖擊。所以懸架是保證汽車具有良好行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和行駛安全性的重要機構(gòu)。懸架技術(shù)狀況的好壞直接影響汽車的使用性能。因此，有必要對懸架的性能進行全面的檢測并做出正確的評價。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗的意義現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機構(gòu)(縱、橫向推力桿)三部分組成，有些還加有橫向穩(wěn)定器。如何確保汽車懸架性能穩(wěn)定和可靠工作，對在用汽車懸架特性進行有效檢測，及早發(fā)現(xiàn)并排出故障隱患是極為重要的環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)對汽車行駛安全性有著非常重要的意義。為此，世界各汽車制造大國都制定了汽車使用過程中對其進行檢測的要求和標準，我國現(xiàn)行的相關(guān)標準也已要求對在用汽車懸架進行檢測，并推薦汽車綜合性能檢測A級站裝備懸架特性檢測臺。汽車懸架有獨立懸架和非獨立懸架兩種。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗的意義非獨立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。12.3.1

懸架系統(tǒng)性能試驗的意義獨立懸掛系統(tǒng)是每一側(cè)的車輪都是單獨地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點是：質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以使發(fā)動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。不過，獨立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點。現(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸掛系統(tǒng)，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。感謝聆聽項目十二懸架系統(tǒng)性能試驗12.3.2懸架系統(tǒng)性能試驗設(shè)備目前，國內(nèi)外對懸架性能的檢測都是在室內(nèi)的檢測設(shè)備上進行的，主要是諧振式和平板式這兩種懸架性能檢測臺。國家標準推薦使用諧振式懸架檢測臺和平板檢測臺進行檢驗，其中前者以共振法激勵，后者以制動法激勵。共振法是目前應(yīng)用較多的一種形式，通過垂直方向的激振，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生強迫振動，使汽車發(fā)生共振現(xiàn)象，通過檢測在共振后的振動衰減過程中力或位移的振動曲線，求出頻率和衰減特性，進而判斷懸架減振器的性能。諧振式檢驗臺是通過激振器驅(qū)動汽車上下振動，然后斷開電機電源，儲能飛輪產(chǎn)生掃頻激振。由于電機的頻率比車輪固有頻率高，飛輪逐漸減速的掃頻激振過程總可以掃到車輪固有頻率處，從而使臺面-汽車系統(tǒng)產(chǎn)生共振，根據(jù)共振時汽車振動頻率和振幅來判斷懸掛裝置工作性能。這種方法的優(yōu)點在于檢驗臺性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠性好，并且結(jié)構(gòu)簡單，操作也比較方便，得到了廣泛應(yīng)用。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗設(shè)備1.按壓車體式按壓車體式懸架特性檢測臺是在早期的人工按壓車體觀察法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其檢測基本原理是通過檢測裝置將車體壓縮到一定位置時突然松開，車體回彈做衰減振動，通過光脈沖測量裝置記錄振動峰值的變化，按指數(shù)衰減規(guī)律求得阻尼值，與廠家或有關(guān)標準曲線對照，以此評價懸架裝置的性能。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗設(shè)備2.跌落式跌落法按施力方式不同又可以分為向上起升車體方式、向下拉緊車體方式和跌落車體方式三種。如圖所示。向上起升車體方式又可分為整體式起升和單軸起升兩種方式。在測試過程中，用機械裝置將汽車升到一定高度，突然釋放使之做自由落體運動。通過分析車體的響應(yīng)曲線來評價減振器的阻尼狀態(tài)。跌落法是用力傳感器測量車輪施加在臺面上的壓力，然后對離散的壓力進行波形分析，將結(jié)果與汽車的理想減振特性曲線比較從而作出評價結(jié)論。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗設(shè)備3共振式共振法是目前應(yīng)用較多的一種形式，通過垂直方向的激振，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生強迫振動，使汽車發(fā)生共振，通過檢測共振后振動衰減過程中位移的振動曲線，求出頻率和衰減特性，進而判斷懸架減振器的性能。按激振方式的不同，檢測臺可以分為轉(zhuǎn)鼓式和平臺式兩種，如圖1-3所示。轉(zhuǎn)鼓式檢測臺是將轉(zhuǎn)鼓的表面做成正弦狀的不平度，改變轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，即可改變激振頻率，如圖所示。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，由于車輪的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)鼓表面的不平度對汽車的作用接近實際條件。12.3.2

懸架系統(tǒng)性能試驗設(shè)備4平板制動式平板制動式檢測臺實際上是一種組合式的檢測臺，如圖所示。由于采用平板式結(jié)構(gòu)，可以測出汽車制動、軸重、側(cè)滑以及懸架效率等項目。該系統(tǒng)由測試平板、數(shù)據(jù)采集、處理分析等單元組成，測試平板共6塊，其中“制動力懸架效率軸重”測試板有四塊，側(cè)滑測試板1塊，空板（為前后兩塊板起過渡作用）1塊。每塊“制動力懸架效率軸重”測試板下有兩個力傳感器，分別用來測試輪胎作用在平板上的水平力和垂直力。懸架特性的檢測原理是在檢測時，車輛以5～10km/h的速度駛上平板后，駕駛員迅速踩下制動踏板，使各車輪分別在4塊“制動力懸架效率軸重”測試板上制動，利用“制動點頭”現(xiàn)象產(chǎn)生振動，車身加速向下時，車輪處載荷增加；車身加速向上時，車輪處載荷減少。由于車輛的懸架系統(tǒng)能衰減、吸收車身的振動，所以車身的振動經(jīng)過一段時間后就會消失，制動引起的車身振動被懸架系統(tǒng)逐漸衰減，在此過程中，我們可以測得車身振動曲線的變化，并以此來評價汽車懸架裝置的性能。這種測試方法簡單、快速，測試過程更接近路試，可以真實地反映車輛懸架的減振性能，并且具有綜合性（四合一），比較經(jīng)濟，適合車輛檢測和維修單位使用。但是檢測中對駕駛員操作技術(shù)要求較高，也就是說檢測結(jié)果受人為因素影響較大。感謝聆聽項目十二懸架系統(tǒng)性能試驗12.3.3懸架系統(tǒng)性能評價指標1.汽車懸架性能的評價指標1）歐洲標準歐洲減振器制造商協(xié)會(簡稱EUSAMA)的標準是世界上最具代表性的標準。此標準規(guī)定了一個非常有用的車輛安全檢測度量標準——相對接地性。車輪接地性指數(shù)是指汽車在檢測臺上振動衰減過程中車輪與檢測臺臺面之間在給定頻率范圍內(nèi)的最小法向作用力Fmin與汽車在檢測臺上靜態(tài)時法向靜載荷Pa的比值。A=F_min/P_a×100%其推薦標準數(shù)值見下表：標準中規(guī)定，汽車懸架系統(tǒng)吸收率不得小于40%，同軸左右吸收率之差不得大于15%。它反映的是汽車具有的最小路面附著性，也反映了懸架的性能。12.3.3懸架系統(tǒng)性能評價指標2）我國標準交通部年頒布的檢測標準JT/T448-2021-《汽車懸架裝置檢測臺》提出了吸收率的概念，即共振時車輪作用于檢測臺的最小動態(tài)車輪垂直接地力與靜態(tài)車輪垂直接地力之比的百分數(shù)。該評價指標與歐洲施行的相對接地性概念完全相同吸收率=共振時最小動態(tài)車輪垂直接地力/靜態(tài)時車輪垂直接地力×100%吸收率評價指標是一個百分數(shù)，從0變化到100%，它反映了懸架在最惡劣條件下保證與路面接觸的最小能力。其值越大，說明行駛附著情況越好，從而行車安全性越好。當吸收率為時，表明車輪與路面脫離接觸；當吸收率為100%時，表示汽車處于靜止狀態(tài)，這時車輪的接地性最好。12.3.3懸架系統(tǒng)性能評價指標在整個頻段內(nèi)發(fā)生了兩次共振:一次是低頻共振，此時是車身和試驗臺面發(fā)生了共振；一次是高頻共振，此時是車輪與試驗臺面發(fā)生的共振，如圖所示。目前我國標準使用簡諧式懸架性能試驗臺，對最大設(shè)計車速大于或等于100KM/h、軸載質(zhì)量小于或等于1500Kg的載客汽車，按規(guī)定進行懸架特性檢測。汽車懸架性能檢測臺的類型為諧振式，其原理是用機械掃頻激振的原理使被測汽車非懸架質(zhì)量（車輪）產(chǎn)生諧振，通過測定有關(guān)振動參數(shù)的變化來評價汽車懸架中減振器的性能。非懸架質(zhì)量共振時，其振幅隨振動系統(tǒng)的阻尼比ζ減少而增加，而動態(tài)接地力（汽車懸架性能檢測臺臺面與被測汽車懸架的車輪部分出現(xiàn)共振時，汽車車輪作用在臺面上的垂直作用力）與振幅有關(guān)。諧振式懸架裝置試驗臺通過電機、偏心輪、儲能飛輪、彈簧組成的激振器，迫使汽車懸架裝置產(chǎn)生振動，并由儲能飛輪產(chǎn)生掃頻激振，由于掃頻激振的頻率比車輪固有頻率高，因此，飛輪逐漸減速的掃頻激振過程總可以掃到車輪固有頻率處，從而使臺面上汽車系統(tǒng)產(chǎn)生共振。測量此時振動頻率﹑振幅﹑輸出振動波曲線，以系統(tǒng)地處理評價汽車懸架系統(tǒng)性能。阻尼比：式中：m1——非懸架質(zhì)量；k1、k2——分別為輪胎的剛度系數(shù)、懸架系統(tǒng)彈性元件；c2——懸架系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，主要取決于減震器的阻尼系數(shù)；12.3.3懸架系統(tǒng)性能評價指標非懸架質(zhì)量動態(tài)接地力（或振幅）與振動系統(tǒng)的阻尼比有關(guān)。一般來說，在正常行駛過程中，懸架系統(tǒng)各部件中性能變化較明顯的則是減振器的阻尼系數(shù)和輪胎剛度，若在輪胎氣壓與磨損均屬正常范圍，而出現(xiàn)動態(tài)接地力明顯變化時，則可認為主要是由于減振器性能變化所引起。因此，用這種方法可以獨立的測定汽車每一車輪的懸架裝置的性能。一